JP2011201399A - 船舶の抵抗低減装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】空気吹き出し口31P、31C、31Sは船舶の船底に設けられる。空気供給装置32は空気流路34P、34C、34Sを介して空気吹き出し口31P、31C、31Sに接続される。制御モード選択装置46は、オペレータの操作に基づいて、制御装置40に設定された複数の制御モードから一つの制御モードを選択する。複数の制御モードから第1制御モードが選択された場合及び第2制御モードが選択された場合、制御装置40は、空気供給装置32が供給する空気の流量が目標値QTになるように空気供給装置32を制御する。第2制御モードが選択された場合、制御装置40は、空気流路34P、34C、34Sの流路抵抗が第1制御モードが選択された場合に比べて大きくなるように流路抵抗を制御する。
【選択図】図3
Description
図2Aを参照して、本発明の第1の実施形態に係る船舶100を説明する。船舶100は、船体10と、コントロールルーム20と、抵抗低減装置30とを備える。船体10は、船首11と、船尾12と、船底13と、プロペラ16と、舵17を備える。コントロールルーム20には窓21が設けられている。抵抗低減装置30は、船底13の船首11側部分に設けられたに空気吹き出し口31P、31C、31Sと、空気供給装置32と、ヘッダルーム33とを備える。空気供給装置32は、コンプレッサ、ブロワ、又はファンである。空気供給装置32は、ヘッダルーム33を介して空気吹き出し口31P、31C、31Sに接続される。抵抗低減装置30は、空気吹き出し口31P、31C、31Sから水中に空気を吹き出す。空気吹き出し口31P、31C、31Sから吹き出された空気により形成される気泡層(又は空気層)により船底13が覆われるため、船体10の摩擦抵抗が低減される。
φP=β−K1・θ又はφP=β−K2・sinθ,・・・(1)
φS=β+K1・θ又はφS=β+K2・sinθ,・・・(2)
で与えられる。定数K1及びK2はセンターラインCLから空気吹き出し口31P及び31Sまでの距離に基づいて定められ、例えば、センターラインCLから空気吹き出し口31P及び31Sまでの距離に比例する。なお、本実施形態では、センターラインCLから空気吹き出し口31Sまでの距離はセンターラインCLから空気吹き出し口31Pまでの距離に等しい場合を説明している。すなわち、バルブ制御部43は、ローリング傾斜角θが正のとき、バタフライ弁35Pの開度が第2開度より大きくなるようにバタフライ弁35Pを制御し、バタフライ弁35Sの開度が第2開度より小さくなるようにバタフライ弁35Sを制御する。バルブ制御部43は、ローリング傾斜角θが負のとき、バタフライ弁35Pの開度が第2開度より小さくなるようにバタフライ弁35Pを制御し、バタフライ弁35Sの開度が第2開度より大きくなるようにバタフライ弁35Sを制御する。
図6は、本発明の第2の実施形態に係る抵抗低減装置30の一部を示す概念図である。本実施形態に係る抵抗低減装置30は第1の実施形態に係る抵抗低減装置30が部分的に変更されたものである。本実施形態と第1の実施形態とは、以下の説明を除いて同様である。
図8は、第2の実施形態の変形例に係る抵抗低減装置30の一部を示す概念図である。本変形例と第2の実施形態とは、以下の説明を除いて同様である。
QP=QT+K3・θ,・・・(3)
QS=QT−K3・θ,・・・(4)
で与えられる。定数K3はセンターラインCLから空気吹き出し口31P及び31Sまでの距離に基づいて定められ、例えば、センターラインCLから空気吹き出し口31P及び31Sまでの距離に比例する。すなわち、空気供給装置制御部42は、ローリング傾斜角θが正のとき、空気供給装置32Pが供給する空気の流量が空気流量目標値QTより大きくなるように空気供給装置32Pを制御し、空気供給装置32Sが供給する空気の流量が空気流量目標値QTより小さくなるように空気供給装置32Sを制御する。空気供給装置制御部42は、ローリング傾斜角θが負のとき、空気供給装置32Pが供給する空気の流量が空気流量目標値QTより小さくなるように空気供給装置32Pを制御し、空気供給装置32Sが供給する空気の流量が空気流量目標値QTより大きくなるように空気供給装置32Sを制御する。
以下、本発明の第3の実施形態に係る抵抗低減装置30を説明する。本実施形態に係る抵抗低減装置30は第1の実施形態に係る抵抗低減装置30が部分的に変更されたものである。本実施形態と第1の実施形態とは、以下の説明を除いて同様である。
φP−2=β−K4・θ又はφP−2=β−K5・sinθ,・・・(5)
φS−2=β+K4・θ又はφS−2=β+K5・sinθ,・・・(6)
で与えられる。定数K4及びK5はセンターラインCLから空気吹き出し口31P−2及び31S−2までの距離に基づいて定められ、例えば、センターラインCLから空気吹き出し口31P−2及び31S−2までの距離に比例する。なお、本実施形態では、センターラインCLから空気吹き出し口31S−2までの距離はセンターラインCLから空気吹き出し口31P−2までの距離に等しいとされている。すなわち、バルブ制御部43は、ローリング傾斜角θが正のとき、バタフライ弁35P−2の開度が第2開度(弁体角度βに対応する開度)より大きくなるようにバタフライ弁35P−2を制御し、バタフライ弁35S−2の開度が第2開度より小さくなるようにバタフライ弁35S−2を制御する。バルブ制御部43は、ローリング傾斜角θが負のとき、バタフライ弁35P−2の開度が第2開度より小さくなるようにバタフライ弁35P−2を制御し、バタフライ弁35S−2の開度が第2開度より大きくなるようにバタフライ弁35S−2を制御する。
図13を参照して、本発明の第4の実施形態に係る傾斜センサ60を説明する。傾斜センサ60は傾斜センサ52のかわりに用いられる。傾斜センサ60は、左舷14に設けられた喫水センサ61Pと、右舷15に設けられた喫水センサ61Sと、演算装置62とを備える。喫水センサ61Pは、左舷14における喫水位置を検出して出力する。喫水センサ61Sは、右舷15における喫水位置を検出して出力する。演算装置62は、左舷14における喫水位置と右舷15における喫水位置とに基づいてローリング傾斜角θを演算して出力する。
2…気体室
5…気体保持板
100…船舶
10…船体
11…船首
12…船尾
13…船底
14…左舷
15…右舷
16…プロペラ
17…舵
20…コントロールルーム
21…窓
30…抵抗低減装置
31P、31C、31S、31P―1、31P−2、31S−1、31S−2…空気吹き出し口
32、32P、32C、32S…空気供給装置(コンプレッサ、ブロワ又はファン)
33、33P、33S…ヘッダタンク
34P、34C、34S、34P−1、34P−S、34S−1、34S−2…空気流路
35P、35C、35S、35P−1、35P−2、35S−1、35S−2…バタフライ弁
40…制御装置
41…空気流量目標値決定部
42…空気供給装置制御部
43…バルブ制御部
45…表示装置
46…制御モード選択装置
51、51P、51C、51S…空気流量センサ
52…傾斜センサ
53P、53S…カメラ
60…傾斜センサ
61P、61S…喫水センサ
62…演算装置
CL…センターライン
X…前後方向
Y…左右方向
Claims (17)
- 船舶の船底に設けられた第1空気吹き出し口と、
第1空気流路を介して前記第1空気吹き出し口に接続された第1空気供給装置と、
複数の制御モードが設定された制御装置と、
オペレータの操作に基づいて前記複数の制御モードから一つの制御モードを選択する制御モード選択装置と
を具備し、
前記複数の制御モードは、第1制御モード及び第2制御モードを含み、
前記第1制御モードが選択された場合と前記第2制御モードが選択された場合の両方において、前記制御装置は、前記第1空気供給装置が供給する空気の流量が目標値になるように前記第1空気供給装置を制御し、
前記第2制御モードが選択された場合、前記制御装置は、前記第1空気流路の第1流路抵抗が前記第1制御モードが選択された場合に比べて大きくなるように前記第1流路抵抗を制御する
船舶の抵抗低減装置。 - 前記第1制御モードが選択された場合、前記制御装置は、前記第1空気流路に設けられた第1バルブの開度を所定の第1バルブ第1開度で一定に制御し、
前記第2制御モードが選択された場合、前記制御装置は、前記第1バルブの開度を前記第1バルブ第1開度より小さい所定の第1バルブ第2開度で一定に制御する
請求項1の船舶の抵抗低減装置。 - 前記船底に設けられた第2空気吹き出し口を更に具備し、
前記第1空気吹き出し口は前記船底の左舷側に配置され、
前記第2空気吹き出し口は前記船底の右舷側に配置され、
前記第1空気供給装置は、第2空気流路を介して前記第2空気吹き出し口に接続され、
前記複数の制御モードは、第3制御モードを含み、
前記第1制御モードが選択された場合、前記制御装置は、前記第2空気流路に設けられた第2バルブの開度を所定の第2バルブ第1開度で一定に制御し、
前記第2制御モードが選択された場合、前記制御装置は、前記第2バルブの開度を前記第2バルブ第1開度より小さい所定の第2バルブ第2開度で一定に制御し、
前記第3制御モードが選択された場合、前記制御装置は、前記第1空気供給装置が供給する空気の流量が目標値になるように前記第1空気供給装置を制御し、前記第1バルブの開度が前記船舶のローリングに基づいて変化するように前記第1バルブを制御し、前記第2バルブの開度が前記ローリングに基づいて変化するように前記第2バルブを制御する
請求項2の船舶の抵抗低減装置。 - 前記第3制御モードが選択された場合、前記制御装置は、前記ローリングの傾斜角が正のとき前記第1バルブの開度が前記第1バルブ第2開度より大きくなるように前記第1バルブを制御し、前記傾斜角が正のとき前記第2バルブの開度が前記第2バルブ第2開度より小さくなるように前記第2バルブを制御し、前記傾斜角が負のとき前記第1バルブの開度が前記第1バルブ第2開度より小さくなるように前記第1バルブを制御し、前記傾斜角が負のとき前記第2バルブの開度が前記第2バルブ第2開度より大きくなるように前記第2バルブを制御し、
前記傾斜角が正のとき前記船舶の左舷が下がり、
前記傾斜角が負のとき前記船舶の右舷が下がる
請求項3の船舶の抵抗低減装置。 - 前記船底に設けられた第2空気吹き出し口と、
第2空気流路を介して前記第2空気吹き出し口に接続された第2空気供給装置と
を更に具備し、
前記第1空気吹き出し口は前記船底の左舷側に配置され、
前記第2空気吹き出し口は前記船底の右舷側に配置され、
前記複数の制御モードは、第3制御モードを含み、
前記第1制御モードが選択された場合と前記第2制御モードが選択された場合の両方において、前記制御装置は、前記第2空気供給装置が供給する空気の流量が目標値になるように前記第2空気供給装置を制御し、
前記第1制御モードが選択された場合、前記制御装置は、前記第2空気流路に設けられた第2バルブの開度を所定の第2バルブ第1開度で一定に制御し、
前記第2制御モードが選択された場合、前記制御装置は、前記第2バルブの開度を前記第2バルブ第1開度より小さい所定の第2バルブ第2開度で一定に制御し、
前記第3制御モードが選択された場合、前記制御装置は、前記第1バルブの開度を前記第1バルブ第2開度で一定に制御し、前記第2バルブの開度を前記第2バルブ第2開度で一定に制御し、前記第1空気供給装置が供給する空気の流量が前記船舶のローリングに基づいて変化するように前記第1空気供給装置を制御し、前記第2空気供給装置が供給する空気の流量が前記ローリングに基づいて変化するように前記第2空気供給装置を制御する
請求項2の船舶の抵抗低減装置。 - 前記第3制御モードが選択された場合、前記制御装置は、前記ローリングの傾斜角が正のとき前記第1空気供給装置が供給する空気の流量が目標値より大きくなるように前記第1空気供給装置を制御し、前記傾斜角が正のとき前記第2空気供給装置が供給する空気の流量が目標値より小さくなるように前記第2空気供給装置を制御し、前記傾斜角が負のとき前記第1空気供給装置が供給する空気の流量が目標値より小さくなるように前記第1空気供給装置を制御し、前記傾斜角が負のとき前記第2空気供給装置が供給する空気の流量が目標値より大きくなるように前記第2空気供給装置を制御し、
前記傾斜角が正のとき前記船舶の左舷が下がり、
前記傾斜角が負のとき前記船舶の右舷が下がり、
前記船舶の船速に基づいて前記目標値を決定する目標値決定部を更に具備する
請求項5の船舶の抵抗低減装置。 - 前記船底に設けられた第3空気吹き出し口と、
前記船底に設けられた第4空気吹き出し口と
を更に具備し、
前記第3空気吹き出し口は前記第1空気吹き出し口よりも左舷側に配置され、
前記第4空気吹き出し口は前記第2空気吹き出し口よりも右舷側に配置され、
前記第1空気供給装置は第3空気流路を介して前記第3空気吹き出し口に接続され、
前記第2空気供給装置は第4空気流路を介して前記第4空気吹き出し口に接続され、
前記第1制御モードが選択された場合、前記制御装置は、前記第3空気流路に設けられた第3バルブの開度を所定の第3バルブ第1開度で一定に制御し、前記第4空気流路に設けられた第4バルブの開度を所定の第4バルブ第1開度で一定に制御し、
前記第2制御モードが選択された場合、前記制御装置は、前記第3バルブの開度を前記第3バルブ第1開度より小さい所定の第3バルブ第2開度で一定に制御し、前記第4バルブの開度を前記第4バルブ第1開度より小さい所定の第4バルブ第2開度で一定に制御し、
前記第3制御モードが選択された場合、前記制御装置は、前記第3バルブの開度が前記船舶のローリングに基づいて変化するように前記第3バルブを制御し、前記第4バルブの開度が前記ローリングに基づいて変化するように前記第4バルブを制御する
請求項5の船舶の抵抗低減装置。 - 前記第3制御モードが選択された場合、前記制御装置は、前記ローリングの傾斜角が正のとき前記第3バルブの開度が前記第3バルブ第2開度より大きくなるように前記第3バルブを制御し、前記傾斜角が正のとき前記第4バルブの開度が前記第4バルブ第2開度より小さくなるように前記第4バルブを制御し、前記傾斜角が負のとき前記第3バルブの開度が前記第3バルブ第2開度より小さくなるように前記第3バルブを制御し、前記傾斜角が負のとき前記第4バルブの開度が前記第4バルブ第2開度より大きくなるように前記第4バルブを制御し、
前記傾斜角が正のとき前記船舶の左舷が下がり、
前記傾斜角が負のとき前記船舶の右舷が下がる
請求項7の船舶の抵抗低減装置。 - 船舶の船底に設けられた第1空気吹き出し口から空気を吹き出すステップと、
複数の制御モードから第1制御モードを選択するステップと、
前記第1制御モードを実行するステップと、
前記複数の制御モードから第2制御モードを選択するステップと、
前記第2制御モードを実行するステップと
を具備し、
前記第1空気吹き出し口は第1空気流路を介して第1空気供給装置に接続され、
前記第1制御モードを実行する前記ステップは、前記第1空気供給装置が供給する空気の流量が目標値になるように前記第1空気供給装置を制御するステップを含み、
前記第2制御モードを実行する前記ステップは、
前記第1空気供給装置が供給する空気の流量が目標値になるように前記第1空気供給装置を制御するステップと、
前記第1空気流路の第1流路抵抗が前記第1制御モードを実行する前記ステップの場合に比べて大きくなるように前記第1流路抵抗を制御するステップと
を備える
船舶の抵抗低減方法。 - 前記第1制御モードを実行する前記ステップは、前記第1空気流路に設けられた第1バルブの開度を所定の第1バルブ第1開度で一定に制御するステップを含み、
前記第1流路抵抗を制御する前記ステップにおいて、前記第1バルブの開度を前記第1バルブ第1開度より小さい所定の第2バルブ第2開度で一定に制御する
請求項9の船舶の抵抗低減方法。 - 前記船底に設けられた第2空気吹き出し口から空気を吹き出すステップと、
前記複数の制御モードから第3制御モードを選択するステップと、
前記第3制御モードを実行するステップと
を具備し、
前記第1空気吹き出し口は前記船底の左舷側に配置され、
前記第2空気吹き出し口は前記船底の右舷側に配置され、
前記第1空気供給装置は、第2空気流路を介して前記第2空気吹き出し口に接続され、
前記第1制御モードを実行する前記ステップは、前記第2空気流路に設けられた第2バルブの開度を所定の第2バルブ第1開度で一定に制御するステップを含み、
前記第2制御モードを実行する前記ステップは、前記第2バルブの開度を前記第2バルブ第1開度より小さい所定の第2バルブ第2開度で一定に制御するステップを含み、
前記第3制御モードを実行する前記ステップは、
前記第1空気供給装置が供給する空気の流量が目標値になるように前記空気供給装置を制御するステップと、
前記第1バルブの開度が前記船舶のローリングに基づいて変化するように前記第1バルブを制御するステップと、
前記第2バルブの開度が前記ローリングに基づいて変化するように前記第2バルブを制御するステップと
を含む
請求項10の船舶の抵抗低減方法。 - 前記第1バルブの開度が前記船舶の前記ローリングに基づいて変化するように前記第1バルブを制御するステップは、
前記ローリングの傾斜角が正のとき前記第1バルブの開度が前記第1バルブ第2開度より大きくなるように前記第1バルブを制御するステップと、
前記傾斜角が負のとき前記第1バルブの開度が前記第1バルブ第2開度より小さくなるように前記第1バルブを制御するステップと
を含み、
前記第2バルブの開度が前記ローリングに基づいて変化するように前記第2バルブを制御する前記ステップは、
前記傾斜角が正のとき前記第2バルブの開度が前記第2バルブ第2開度より小さくなるように前記第2バルブを制御するステップと、
前記傾斜角が負のとき前記第2バルブの開度が前記第2バルブ第2開度より大きくなるように前記第2バルブを制御するステップと
を含み、
前記傾斜角が正のとき前記船舶の左舷が下がり、
前記傾斜角が負のとき前記船舶の右舷が下がる
請求項11の船舶の抵抗低減方法。 - 前記船底に設けられた第2空気吹き出し口から空気を吹き出すステップと、
前記複数の制御モードから第3制御モードを選択するステップと、
前記第3制御モードを実行するステップと
を具備し、
前記第1空気吹き出し口は前記船底の左舷側に配置され、
前記第2空気吹き出し口は前記船底の右舷側に配置され、
前記第2空気吹き出し口は第2空気流路を介して第2空気供給装置に接続され、
前記第1制御モードを実行する前記ステップは、
前記第2空気供給装置が供給する空気の流量が目標値になるように前記第2空気供給装置を制御するステップと、
前記第2空気流路に設けられた第2バルブの開度を所定の第2バルブ第1開度で一定に制御するステップと
を含み、
前記第2制御モードを実行する前記ステップは、
前記第2空気供給装置が供給する空気の流量が目標値になるように前記第2空気供給装置を制御するステップと、
前記第2バルブの開度を前記第2バルブ第1開度より小さい所定の第2バルブ第2開度で一定に制御するステップと
を含み、
前記第3制御モードを実行する前記ステップは、
前記第1バルブの開度を前記第1バルブ第2開度で一定に制御するステップと、
前記第2バルブの開度を前記第2バルブ第2開度で一定に制御するステップと、
前記第1空気供給装置が供給する空気の流量が前記船舶のローリングに基づいて変化するように前記第1空気供給装置を制御するステップと、
前記第2空気供給装置が供給する空気の流量が前記ローリングに基づいて変化するように前記第2空気供給装置を制御するステップと
を含む
請求項10の船舶の抵抗低減方法。 - 前記第1空気供給装置が供給する空気の流量が前記船舶の前記ローリングに基づいて変化するように前記第1空気供給装置を制御する前記ステップは、
前記ローリングの傾斜角が正のとき前記第1空気供給装置が供給する空気の流量が目標値より大きくなるように前記第1空気供給装置を制御するステップと、
前記傾斜角が負のとき前記第1空気供給装置が供給する空気の流量が目標値より小さくなるように前記第1空気供給装置を制御するステップと
を含み、
前記第2空気供給装置が供給する空気の流量が前記船舶の前記ローリングに基づいて変化するように前記第2空気供給装置を制御するステップは、
前記傾斜角が正のとき前記第2空気供給装置が供給する空気の流量が目標値より小さくなるように前記第2空気供給装置を制御するステップと、
前記傾斜角が負のとき前記第2空気供給装置が供給する空気の流量が目標値より大きくなるように前記第2空気供給装置を制御するステップと
を含み、
前記傾斜角が正のとき前記船舶の左舷が下がり、
前記傾斜角が負のとき前記船舶の右舷が下がり、
前記船舶の船速に基づいて前記目標値を決定するステップを更に具備する
請求項13の船舶の抵抗低減方法。 - 前記船底に設けられた第3空気吹き出し口から空気を吹き出すステップと、
前記船底に設けられた第4空気吹き出し口から空気を吹き出すステップと
を更に具備し、
前記第3空気吹き出し口は前記第1空気吹き出し口よりも左舷側に配置され、
前記第4空気吹き出し口は前記第2空気吹き出し口よりも右舷側に配置され、
前記第1空気供給装置は第3空気流路を介して前記第3空気吹き出し口に接続され、
前記第2空気供給装置は第4空気流路を介して前記第4空気吹き出し口に接続され、
前記第1制御モードを実行する前記ステップは、
前記第3空気流路に設けられた第3バルブの開度を所定の第3バルブ第1開度で一定に制御するステップと、
前記第4空気流路に設けられた第4バルブの開度を所定の第4バルブ第1開度で一定に制御するステップと
を含み、
前記第2制御モードを実行する前記ステップは、
前記第3バルブの開度を前記第3バルブ第1開度より小さい所定の第3バルブ第2開度で一定に制御するステップと、
前記第4バルブの開度を前記第4バルブ第1開度より小さい所定の第4バルブ第2開度で一定に制御するステップと
を含み、
前記第3制御モードを実行する前記ステップは、
前記第3バルブの開度が前記船舶のローリングに基づいて変化するように前記第3バルブを制御するステップと、
前記第4バルブの開度が前記ローリングに基づいて変化するように前記第4バルブを制御するステップと
を含む
請求項13の船舶の抵抗低減方法。 - 前記第3バルブの開度が前記船舶の前記ローリングに基づいて変化するように前記第3バルブを制御する前記ステップは、
前記ローリングの傾斜角が正のとき前記第3バルブの開度が前記第3バルブ第2開度より大きくなるように前記第3バルブを制御するステップと、
前記傾斜角が負のとき前記第3バルブの開度が前記第3バルブ第2開度より小さくなるように前記第3バルブを制御するステップと
を含み、
前記第4バルブの開度が前記ローリングに基づいて変化するように前記第4バルブを制御する前記ステップは、
前記傾斜角が正のとき前記第4バルブの開度が前記第4バルブ第2開度より小さくなるように前記第4バルブを制御するステップと、
前記傾斜角が負のとき前記第4バルブの開度が前記第4バルブ第2開度より大きくなるように前記第4バルブを制御するステップと
を含み、
前記傾斜角が正のとき前記船舶の左舷が下がり、
前記傾斜角が負のとき前記船舶の右舷が下がる
請求項15の船舶の抵抗低減方法。 - 海象条件を判断するステップを更に具備し、
前記海象条件を判断する前記ステップの結果に基づいて、前記第1制御モードを選択する前記ステップ又は前記第2制御モードを選択する前記ステップを実行する
請求項9乃至16のいずれかに記載の船舶の抵抗低減方法。
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